JP2000229245A - マイクロ化学反応デバイス - Google Patents
マイクロ化学反応デバイスInfo
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- JP2000229245A JP2000229245A JP11031412A JP3141299A JP2000229245A JP 2000229245 A JP2000229245 A JP 2000229245A JP 11031412 A JP11031412 A JP 11031412A JP 3141299 A JP3141299 A JP 3141299A JP 2000229245 A JP2000229245 A JP 2000229245A
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- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、新しい微量分子合成及び認識
法によって、複数の微少な化学反応電極ドット上に短時
間に、効率よく、化学材料を正確に導入する方法を提供
し、反応制御及び生成物検出を効率よく行う方法を提供
することである。 【解決手段】任意の電極基板回路と電極上に設けられた
微少構造の機械的振動膜及び熱を供給する薄膜、及び微
量液体をサンプリングできるノズルが下部に設けられて
おり、化学反応を制御できる多数のマイクロピクセルポ
ットから成るデバイスを構成させ、化学反応に必要な原
料物質、溶媒などをおのおのの反応ピクセルポットに供
給するためにインクジェットノズルより原材料溶液など
をマイクロドットで正確に要求される微小反応ポット表
面上に導入させて、多数の化学反応を短時間に同時に行
うマイクロ化学反応デバイスシステムを作成する。また
機械的振動膜としてＰＺＴピエゾ薄膜を使用し、効率よ
い攪拌機構を導入する。
法によって、複数の微少な化学反応電極ドット上に短時
間に、効率よく、化学材料を正確に導入する方法を提供
し、反応制御及び生成物検出を効率よく行う方法を提供
することである。 【解決手段】任意の電極基板回路と電極上に設けられた
微少構造の機械的振動膜及び熱を供給する薄膜、及び微
量液体をサンプリングできるノズルが下部に設けられて
おり、化学反応を制御できる多数のマイクロピクセルポ
ットから成るデバイスを構成させ、化学反応に必要な原
料物質、溶媒などをおのおのの反応ピクセルポットに供
給するためにインクジェットノズルより原材料溶液など
をマイクロドットで正確に要求される微小反応ポット表
面上に導入させて、多数の化学反応を短時間に同時に行
うマイクロ化学反応デバイスシステムを作成する。また
機械的振動膜としてＰＺＴピエゾ薄膜を使用し、効率よ
い攪拌機構を導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微量物質合成及び検
出装置に係わり、特に複数の異なる化学物質を機械的手
法によって誘導し、微少量化学反応をリアルタイムで検
出できる材料反応装置に関する。
出装置に係わり、特に複数の異なる化学物質を機械的手
法によって誘導し、微少量化学反応をリアルタイムで検
出できる材料反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学工業の分野にて化学物質の合成は従
来、反応出発物質及び必要な反応試薬、又は触媒などを
複数用意して、１つの反応容器又は反応装置内に混合導
入させた後、加熱、光などによって化学反応を促進させ
る方法で進められてきた。この方法ではしかしながら１
反応装置に付き、一回の反応しか進行できない。しかも
反応の進行は反応容器の外からは容易に制御及びモニタ
リングすることは難しい。さらに化学合成上問題なの
は、研究開発段階にて目標材料を合成するために、設定
された反応条件にて必ずしも目的生成物が得られること
はない。特に机上で設計された分子の合成経路は１００
％確実なものではなく、実際合成を試みても、目的物で
はない場合が多く、最終的に条件を見極めるまでに試行
錯誤の実験が必要になる。その際、最適化実験が終了す
るまでに大量に出発原料である化学物質が無駄に消費さ
れ、同時に不必要な副生成物が大量に合成されている。
昨今の地球的環境問題の観点から研究合成プロセスから
現れる、これら無駄な資源の消費及び副生成物の処理が
大きな問題となっている。
来、反応出発物質及び必要な反応試薬、又は触媒などを
複数用意して、１つの反応容器又は反応装置内に混合導
入させた後、加熱、光などによって化学反応を促進させ
る方法で進められてきた。この方法ではしかしながら１
反応装置に付き、一回の反応しか進行できない。しかも
反応の進行は反応容器の外からは容易に制御及びモニタ
リングすることは難しい。さらに化学合成上問題なの
は、研究開発段階にて目標材料を合成するために、設定
された反応条件にて必ずしも目的生成物が得られること
はない。特に机上で設計された分子の合成経路は１００
％確実なものではなく、実際合成を試みても、目的物で
はない場合が多く、最終的に条件を見極めるまでに試行
錯誤の実験が必要になる。その際、最適化実験が終了す
るまでに大量に出発原料である化学物質が無駄に消費さ
れ、同時に不必要な副生成物が大量に合成されている。
昨今の地球的環境問題の観点から研究合成プロセスから
現れる、これら無駄な資源の消費及び副生成物の処理が
大きな問題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
不都合に鑑み、従来とは異なる微量の分子合成方法及び
認識方法を導入し、かつ合成に必要な出発物質の供給手
段として従来とは異なる方法を導入するものである。
不都合に鑑み、従来とは異なる微量の分子合成方法及び
認識方法を導入し、かつ合成に必要な出発物質の供給手
段として従来とは異なる方法を導入するものである。
【０００４】すなわち、本発明の課題は、新しい微量分
子合成及び認識法によって、複数の微少な化学反応電極
ドット上に短時間に、効率よく、化学材料を正確に導入
する方法を提供し、それらの化学反応の制御及び生成物
検出を効率よく行う方法を提供することである。
子合成及び認識法によって、複数の微少な化学反応電極
ドット上に短時間に、効率よく、化学材料を正確に導入
する方法を提供し、それらの化学反応の制御及び生成物
検出を効率よく行う方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、任意の電極基板回路と電極上に設けられた微少
構造の機械的振動膜及び熱を供給する薄膜、及び微量液
体をサンプリングできるノズルが下部に設けられてお
り、化学反応を制御できる多数のマイクロピクセルポッ
トから成るデバイスにおいて、化学反応に必要な原料物
質、溶媒などをおのおのの反応ピクセルポットに供給す
るためにインクジェットノズルより原材料溶液などをマ
イクロドットで正確に要求される微小反応ポット表面上
に導入させて多数の化学反応を同時に行うことを特徴と
するマイクロ化学反応デバイスの構成である。
よれば、任意の電極基板回路と電極上に設けられた微少
構造の機械的振動膜及び熱を供給する薄膜、及び微量液
体をサンプリングできるノズルが下部に設けられてお
り、化学反応を制御できる多数のマイクロピクセルポッ
トから成るデバイスにおいて、化学反応に必要な原料物
質、溶媒などをおのおのの反応ピクセルポットに供給す
るためにインクジェットノズルより原材料溶液などをマ
イクロドットで正確に要求される微小反応ポット表面上
に導入させて多数の化学反応を同時に行うことを特徴と
するマイクロ化学反応デバイスの構成である。
【０００６】本構成によれば、短時間に、効率よく、化
学材料を正確に導入する方法を提供し、それらの化学反
応の制御及び生成物検出を効率よく出来るという効果を
有する。
学材料を正確に導入する方法を提供し、それらの化学反
応の制御及び生成物検出を効率よく出来るという効果を
有する。
【０００７】請求項２に記載の発明によれば、前記マイ
クロ化学反応デバイスにおいて、請求項１に記載の微少
構造の機械的振動膜がピエゾ薄膜組成物から構成されて
いることを特徴とするマイクロ化学反応デバイスの構成
である。本構成によれば、微小反応ポット内で進む化学
反応を効率よく進行でいるという効果を有する。
クロ化学反応デバイスにおいて、請求項１に記載の微少
構造の機械的振動膜がピエゾ薄膜組成物から構成されて
いることを特徴とするマイクロ化学反応デバイスの構成
である。本構成によれば、微小反応ポット内で進む化学
反応を効率よく進行でいるという効果を有する。
【０００８】請求項３に記載の発明によれば、前記マイ
クロ化学反応デバイスにおいて、請求項１に記載の微小
反応ポット内で起こる化学反応のセンシングに光を導入
することで反応物の変化をその吸収特性から解析するこ
とを特徴とするマイクロ化学反応デバイスの構成であ
る。本構成によれば、微小反応ポット内で進む化学反応
の制御及び生成物検出を効率よく出来るという効果を有
する。
クロ化学反応デバイスにおいて、請求項１に記載の微小
反応ポット内で起こる化学反応のセンシングに光を導入
することで反応物の変化をその吸収特性から解析するこ
とを特徴とするマイクロ化学反応デバイスの構成であ
る。本構成によれば、微小反応ポット内で進む化学反応
の制御及び生成物検出を効率よく出来るという効果を有
する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための最
小の形態を、図面を参照して説明する。
小の形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】図１、２、及び３に、実施形態のセンサー
デバイスの構造を説明する部分図を示す。図１には微量
化学物質の溶液を供給するインクジェットヘッド及び微
少化学反応の略図を示している。１０はインクジェット
ヘッド、１１はインク滴を飛び出させるヘッドノズル、
１２は化学反応原料溶液の飛翔液滴、１３は基板上に形
成された微少反応ピクセル、１４は微少反応ピクセルの
底辺部に形成されたＰＺＴ薄膜と加熱ユニット、１５は
反応溶液を必要時にサンプリングして微量サンプル分析
装置に供給する吸引ノズルである。 インクジェットヘ
ッドはピエゾ圧電素子を取り付けた方式で、駆動回路よ
り電気信号が圧電素子に送られると圧電素子は変形して
内部にある液体がその変形圧力によって押し出されて液
体がノズルより吐出する。
デバイスの構造を説明する部分図を示す。図１には微量
化学物質の溶液を供給するインクジェットヘッド及び微
少化学反応の略図を示している。１０はインクジェット
ヘッド、１１はインク滴を飛び出させるヘッドノズル、
１２は化学反応原料溶液の飛翔液滴、１３は基板上に形
成された微少反応ピクセル、１４は微少反応ピクセルの
底辺部に形成されたＰＺＴ薄膜と加熱ユニット、１５は
反応溶液を必要時にサンプリングして微量サンプル分析
装置に供給する吸引ノズルである。 インクジェットヘ
ッドはピエゾ圧電素子を取り付けた方式で、駆動回路よ
り電気信号が圧電素子に送られると圧電素子は変形して
内部にある液体がその変形圧力によって押し出されて液
体がノズルより吐出する。
【００１１】この場合、化学反応原料の溶液をインクジ
ェットノズルよりマイクロドット溶液として吐出させ、
パターニングされた微少化学反応ピクセルポット上に飛
翔させた原料溶液又は原料そのものを、正確に到達させ
液滴として固定化させる。ここで供給できる原料溶液は
反応に使用する溶媒に溶けるものであればなんでもよ
い。その際、溶液中の原料濃度はその溶液がインクジェ
ットヘッドにて飛翔させることのできる条件内の粘度で
あることが望ましい。 反応ポット上に混合、導入され
た原料組成物及び溶媒は、基板上に形成されたＰＺＴ振
動板を必要な周波数で動作させることによる攪拌効果で
均一に混合され、またその振動板の横に設置された加熱
ヒータにより反応に必要なエネルギーが供給される。
図２は原料溶液を所定反応ピクセルに導入、固定化させ
た後に反応チップ基板上の各反応ピクセルを密封させる
透明基板とその上から反応過程を光によってモニターで
きるセンサーデバイスの構成を示す図である。２０は光
センサーデバイスを現しており、各反応ピクセルに向か
って特定波長の光を照射しその反射光をＣＣＤにて吸収
解析することで反応進行状態を観察する。特に反応中、
ＵＶ可視光、又は赤外光に対して特有の吸収をしめす反
応物が生成する場合には途中の反応状態が光に応答する
分子の発生濃度より半定量的に観察可能である。２１は
各反応ポットを密封させるカバーである。これは反応に
必要な原料分子を反応ピクセルポットにインクジェット
ノズルによって導入させた後、各微少反応ポットの上に
対して、正確にカバーを密着させ、封印する。加熱反応
中はそれぞれのポットで反応を、外部の影響を遮断させ
て進行できる。カバーはテフロン薄膜でコートされた石
英ガラス基板で厚さは約100μmから0.1mmの範囲で構成
される。 ２２はマイクロ反応チップ上に取り付けた密
着カバー上から内部が見えるように透明の薄膜ガラスで
覆われている。このマイクロサイズの窓より光による反
応センシングが可能となる。反応進行時にリアルタイム
で図１に示したサンプリングノズル１３より超微量の反
応物を採取し、マイクロ反応チップより直接、必要な分
析機器に送られ、成分解析が瞬時に行われる。例えば、
サンプリングされた微量サンプルはＨＰＬＣによって解
析でき、またマイクロキャピラリーＴＬＣシステムにて
その目的生成物の有無が認識できる。図３は微量反応デ
バイスの全体構成を模式図として現したものである。３
０は原料を反応ポットに必要量のみ正確に供給できるイ
ンクジェットヘッドで、チップ基板上に構成されている
多数の反応ポット３１の上を高速でスキャンしながら原
料導入が可能である。３２は反応ポットで構成されてい
るチップ基板上面を密閉封止できるカバーで、図のよう
に各反応ポット上正確に、光学デバイスによる観察が可
能な窓が設置される構成となる。３３は反応をモニター
できるデバイスで特定波長の光を観察窓から反応ポット
に導入させ、反応物との相互作用をＣＣＤセンサーで観
察する。
ェットノズルよりマイクロドット溶液として吐出させ、
パターニングされた微少化学反応ピクセルポット上に飛
翔させた原料溶液又は原料そのものを、正確に到達させ
液滴として固定化させる。ここで供給できる原料溶液は
反応に使用する溶媒に溶けるものであればなんでもよ
い。その際、溶液中の原料濃度はその溶液がインクジェ
ットヘッドにて飛翔させることのできる条件内の粘度で
あることが望ましい。 反応ポット上に混合、導入され
た原料組成物及び溶媒は、基板上に形成されたＰＺＴ振
動板を必要な周波数で動作させることによる攪拌効果で
均一に混合され、またその振動板の横に設置された加熱
ヒータにより反応に必要なエネルギーが供給される。
図２は原料溶液を所定反応ピクセルに導入、固定化させ
た後に反応チップ基板上の各反応ピクセルを密封させる
透明基板とその上から反応過程を光によってモニターで
きるセンサーデバイスの構成を示す図である。２０は光
センサーデバイスを現しており、各反応ピクセルに向か
って特定波長の光を照射しその反射光をＣＣＤにて吸収
解析することで反応進行状態を観察する。特に反応中、
ＵＶ可視光、又は赤外光に対して特有の吸収をしめす反
応物が生成する場合には途中の反応状態が光に応答する
分子の発生濃度より半定量的に観察可能である。２１は
各反応ポットを密封させるカバーである。これは反応に
必要な原料分子を反応ピクセルポットにインクジェット
ノズルによって導入させた後、各微少反応ポットの上に
対して、正確にカバーを密着させ、封印する。加熱反応
中はそれぞれのポットで反応を、外部の影響を遮断させ
て進行できる。カバーはテフロン薄膜でコートされた石
英ガラス基板で厚さは約100μmから0.1mmの範囲で構成
される。 ２２はマイクロ反応チップ上に取り付けた密
着カバー上から内部が見えるように透明の薄膜ガラスで
覆われている。このマイクロサイズの窓より光による反
応センシングが可能となる。反応進行時にリアルタイム
で図１に示したサンプリングノズル１３より超微量の反
応物を採取し、マイクロ反応チップより直接、必要な分
析機器に送られ、成分解析が瞬時に行われる。例えば、
サンプリングされた微量サンプルはＨＰＬＣによって解
析でき、またマイクロキャピラリーＴＬＣシステムにて
その目的生成物の有無が認識できる。図３は微量反応デ
バイスの全体構成を模式図として現したものである。３
０は原料を反応ポットに必要量のみ正確に供給できるイ
ンクジェットヘッドで、チップ基板上に構成されている
多数の反応ポット３１の上を高速でスキャンしながら原
料導入が可能である。３２は反応ポットで構成されてい
るチップ基板上面を密閉封止できるカバーで、図のよう
に各反応ポット上正確に、光学デバイスによる観察が可
能な窓が設置される構成となる。３３は反応をモニター
できるデバイスで特定波長の光を観察窓から反応ポット
に導入させ、反応物との相互作用をＣＣＤセンサーで観
察する。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、従来の方法とは異な
る、新しい微量分子合成及び認識法によって、複数の微
少な化学反応電極ドット上に短時間に、効率よく、少量
の化学材料を正確に導入する方法を提供し、それらの化
学反応の制御及び生成物検出を効率よく行う方法を提供
することができる。
る、新しい微量分子合成及び認識法によって、複数の微
少な化学反応電極ドット上に短時間に、効率よく、少量
の化学材料を正確に導入する方法を提供し、それらの化
学反応の制御及び生成物検出を効率よく行う方法を提供
することができる。
【図１】本発明におけるインクジェット方式による化学
合成に必要な原料を微少反応ポット内に導入する方法を
示す模式図である。
合成に必要な原料を微少反応ポット内に導入する方法を
示す模式図である。
【図２】本発明において微少化学反応ポット内での反応
を行い、その化学反応を制御する機構を示す模式図であ
る。
を行い、その化学反応を制御する機構を示す模式図であ
る。
【図３】本発明において微量化学反応デバイスの全体構
成を現す模式図である。
成を現す模式図である。
１０ インクジェットヘッド １１ インクジェット液滴飛翔ノズル １２ 飛翔液滴 １３ 微少化学反応ピクセルポット １４ 加熱ヘーター及びＰＺＴ振動薄膜 １５ サンプル取り出しノズル ２０ 光源及びＣＣＤセンサー ２１ 密着カバー ２２ 観察窓 ３０ インクジェットヘッド ３１ 微少反応ポット ３２ 密着カバー ３３ ライン型光源及びＣＣＤセンサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/75 Ｇ０１Ｎ 21/75 Ｚ Ｆターム(参考） 2G054 AA02 EA04 EA05 FA06 FA33 FA40 GA01 GA02 GB10 4G057 AB21 AB31 AB34 4G068 AA06 AB11 AC17 AD23 AD49 4G075 AA01 AA39 AA62 BD15 CA32 CA80 EB01 EC01 ED15 EE13 FA05 FA08 FA11
Claims (3)
- 【請求項１】任意の電極基板回路と電極上に設けられた
微少構造の機械的振動膜及び熱を供給する薄膜、及び微
量液体をサンプリングできるノズルが下部に設けられて
おり、化学反応を制御できる多数のマイクロピクセルポ
ットから成るデバイスにおいて、化学反応に必要な原料
物質、溶媒などをおのおのの反応ピクセルポットに供給
するためにインクジェットノズルより原材料溶液などを
マイクロドットで正確に要求される微小反応ポット表面
上に導入させて多数の化学反応を同時に行うことを特徴
とするマイクロ化学反応デバイス。 - 【請求項２】前記マイクロ化学反応デバイスにおいて、
請求項１に記載の微少構造の機械的振動膜がピエゾ薄膜
組成物から構成されていることを特徴とするマイクロ化
学反応デバイス。 - 【請求項３】前記マイクロ化学反応デバイスにおいて、
請求項１に記載の微小反応ポット内で起こる化学反応の
センシングに光を導入することで反応物の変化をその吸
収特性から解析することを特徴とするマイクロ化学反応
デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031412A JP2000229245A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | マイクロ化学反応デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031412A JP2000229245A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | マイクロ化学反応デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000229245A true JP2000229245A (ja) | 2000-08-22 |
| JP2000229245A5 JP2000229245A5 (ja) | 2004-09-24 |
Family
ID=12330556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11031412A Withdrawn JP2000229245A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | マイクロ化学反応デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000229245A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004053480A1 (ja) * | 2002-12-02 | 2004-06-24 | Arkray, Inc. | 分析用具の製造方法 |
| JP2004530863A (ja) * | 2000-12-28 | 2004-10-07 | ピコリター インコーポレイテッド | 集束音響排出細胞分類システムおよび方法 |
| JP2005195492A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-07-21 | Casio Comput Co Ltd | 分析装置及び分析方法 |
| CN114700004A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-07-05 | 东莞理工学院 | 一种皂膜式微化学反应器 |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11031412A patent/JP2000229245A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004530863A (ja) * | 2000-12-28 | 2004-10-07 | ピコリター インコーポレイテッド | 集束音響排出細胞分類システムおよび方法 |
| WO2004053480A1 (ja) * | 2002-12-02 | 2004-06-24 | Arkray, Inc. | 分析用具の製造方法 |
| JP2005195492A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-07-21 | Casio Comput Co Ltd | 分析装置及び分析方法 |
| CN114700004A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-07-05 | 东莞理工学院 | 一种皂膜式微化学反应器 |
| CN114700004B (zh) * | 2022-05-20 | 2023-06-02 | 东莞理工学院 | 一种皂膜式微化学反应器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071211 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20080129 |